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Die
Erfindung betrifft einen Deckenluftauslass mit einem Außenrohr,
einem hierin konzentrisch angeordneten Kernrohr, Drallschaufeln
zwischen dem Kernrohr und dem Außenrohr, mittels derer ein Drallluftstrom
derart führbar
ist, dass er im Wesentlichen senkrecht zu einer Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses aus einem kreisringförmigen Drallauslass austritt,
und mit einem in dem Kernrohr angeordneten Sperrelement, mittels
dessen ein durch das Kernrohr zu einem Kernauslass geführter Kernluftstrom
sperrbar ist.
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Solche
Deckenluftauslässe
ermöglichen – um den
heutigen Komfortansprüchen
gerecht zu werden und eine energetisch effektive Klimatisierung
des Raumes zu erzielen – die Änderung
der Ausströmrichtung
der Zuluft abhängig
von deren Über-
bzw. Untertemperatur gegenüber
der Raumluft. Zur Vermeidung von Zugerscheinungen wird gekühlte Zuluft horizontal,
geheizte Zuluft zur schnellen Aufheizung jedoch vertikal nach unten
ausgeblasen.
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Gegenüber den
allgemein bekannten Drallluftauslässen, wie sie beispielsweise
in der
DE 36 22 146 offenbart
sind, weisen solche Deckenluftauslässe ein zusätzliches, konzentrisch in dem
Außenrohr angeordnetes
Kernrohr auf. Der Zuluftstrom wird so in dem Deckenluftauslass einerseits
in einen Drallluftstrom – der
zwischen Außenrohr
und Kernrohr in bekannter Weise über
Drallschaufeln geführt
und im Wesentlichen radial (senkrecht zur Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses) ausgeblasen wird – und einen aus dem Kernrohr
axial (in Durchströmrichtung)
ausgeblasenen Kernluftstrom aufgeteilt. Die Ausblasrichtung des
wieder zusammen geführten
Zuluftstroms wird durch Regelung der Drall- und Kernluftströme abgestimmt.
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Bei
gesperrtem Kernrohr strömt
die Zuluft vollständig über die
Drallschaufeln, der Deckenluftauslass wirkt wie ein klassischer
Drallluftauslass. Mit zunehmender Öffnung des Kernrohres steigt
der Kernluftstrom und induziert auch der aus dem Drallauslass ausströmenden Zuluft
eine axiale Komponente. Bei vollständig geöffnetem Kernrohr strömt die Zuluft
zum größeren Teil
durch den Kernauslass. Die Drallschaufeln wirken im Drallluftstrom
zusätzlich
als Drosseln, so dass die Zuluft im Wesentlichen in Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses ausströmt.
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Beispielsweise
in der
DE 80 03 910
U1 ist ein solcher Deckenluftauslass offenbart, der oberhalb des
Kernrohres einen in der Durchströmrichtung
verschiebbaren Ventilteller aufweist. Abhängig von seiner Stellung versperrt
der Ventilteller mehr oder weniger die Durchströmung des Kernrohres. Die
DE 41 39 099 A1 offenbart
einen Deckenluftauslass mit einem ähnlichen Prinzip, wobei hier
ein in Durchströmrichtung
verschiebbares Kernrohr je nach Stellung von einer feststehenden
Prallplatte mehr oder weniger gesperrt wird.
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Die
Ausströmcharakteristik
solcher Deckenluftauslässe
kann – wie
in der
DE 196 51 480
A1 offenbart – mittels
einer Verstelleinrichtung verstellt werden. Die dort vorgeschlagene
selbsttätige
Verstelleinrichtung kann allerdings – ohne Zufuhr von Sekundärenergie – nur vergleichsweise
geringe Kräfte
zur Verstellung eines Sperrelements ausbringen. Die Verstellung
des Ventiltellers oder des Kernrohres aus den bekannten verstellbaren
Deckenluftauslässen
ist mit diesen beschränkten
Kraftreserven nicht möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckenluftauslass vorzuschlagen,
dessen Ausströmcharakteristik
ohne Einsatz von Sekundärenergie
mit minimalem Kraftaufwand verstellbar ist und der so den Einsatz
einer selbsttätigen
Stelleinrichtung ermöglicht.
Um gegenüber
den bekannten Deckenluftauslässen
am Markt konkurrenzfähig
zu sein, soll der Deckenluftauslass dabei einfach auszulegen, preiswert
herzustellen und im Betrieb wartungsarm sein.
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Lösung
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Ausgehend
von den bekannten Deckenluftauslässen
wird die Aufgabe nach der Erfindung dahingehend gelöst, dass
das Sperrelement mindestens eine Klappe aufweist, die um eine senkrecht
zu der Durchströmrichtung
verlaufende Klappachse um einen Klappwinkel klappbar ist.
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Durch
geeignete Anordnung einer solchen Klappe auf der Klappachse nach
allgemein bekannten Verfahren kann der fluiddynamische Druck auf die
Teilflächen
zu beiden Seiten der Klappachse abhängig vom jeweiligen Auslegungsfall
nahezu zum Ausgleich gebracht und so der strömungsbedingte Widerstand gegen
eine Verstellung der Klappe minimiert werden. Durch eine hochwertige
Lagerung der Klappachse kann darüber
hinaus auch der Reibungswiderstand, der einer Verstellung der Klappe
entgegen steht, minimiert werden. Außerdem stellen Klappen als
Sperrelement im Vergleich zur Verwendung von verschiebbaren Ventiltellern
oder verschiebbaren Kernrohren eine erhebliche konstruktive Vereinfachung
dar, die sich unmittelbar auch im Herstellungs- und Wartungsaufwand
sowie in den Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Deckenluftauslasses
niederschlägt.
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Das
Sperrelement eines erfindungsgemäßen Deckenluftauslasses
kann insbesondere genau eine Klappe aufweisen. So kann die Anzahl
der für die
Verstellung des Sperrelements erforderlichen mechanischen Bauelemente – Hebel,
Schub- und Zugstangen – auf
ein Minimum reduziert werden, wodurch wiederum die Konstruktion
vereinfacht wird.
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Alternativ
kann das Sperrelement eines erfindungsgemäßen Deckenluftauslasses auch
eine Mehrzahl von Klappen mit in einer zu der Durchströmrichtung
senkrechten Ebene parallel verlaufenden Klappachsen aufweisen. So
wird die strömungstechnisch
bedingte Last auf jeder einzelnen Klappe verringert, so dass hier
einfachere, insbesondere leichtere und preiswertere Materialien
und weniger hochwertige Lagerelemente zum Einsatz kommen können. Außerdem ist
die strömungsdynamische Auslegung
schmalerer Klappen weniger aufwändig, weil
Auftriebs- und Sogeffekte hier weniger in Betracht gezogen werden
müssen.
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Besonders
bevorzugt sind an einem solchen Deckenluftauslass neben einander
angeordnete Klappen in entgegengesetztem Drehsinn klappbar. Beim Öffnen des
Sperrelements entsteht dann zwischen jedem Klappenpaar strömungstechnisch
eine parallel zur Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses gerichtete Düse, die den Kernluftstrom parallel
zur Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses ausrichtet und mit zunehmender Anzahl der
parallel angeordneten Klappen zugleich vergleichmäßigt.
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Vorteilhafter
Weise weist ein erfindungsgemäßer Deckenluftauslass
ein Gleichrichterelement auf, das in dem Kernrohr in Durchströmrichtung
hinter dem Sperrelement angeordnet ist und mittels dessen der Kernluftstrom
in Richtung der Durchströmrichtung
ausrichtbar ist. Gleichrichterelemente sind in vielfältiger Ausführung allgemein
bekannt und beispielsweise in der oben zitierten
DE 36 22 146 A1 beschrieben.
In Kombination mit einem erfindungsgemäßen Deckenluftauslass kann
prinzipiell ein Gleichrichterelement mit jedem beliebigen Kanalquerschnitt zum
Einsatz kommen, solange die Kanäle
in Durchströmrichtung
des Deckenluftauslasses verlaufen und eine Wandung aufweisen, die
parallel zur Klappachsenrichtung verläuft. Insbesondere können auch derart
ausgerichtete Lamellen als Gleichrichterelement verwendet werden.
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Besonders
bevorzugt ist ein solches Gleichrichterelement in dem Kernauslass
angeordnet. Zum Einen werden Verwirbelungen des Kernluftstroms mit steigendem
Abstand von dem Sperrelement zunehmend ausgeglichen, zum Andern
wird der optische Eindruck des erfindungsgemäßen Deckenluftauslasses durch
Verdecken des Kernrohrhohlraums verbessert.
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Ein
erfindungsgemäßer Deckenluftauslass weist
vorzugsweise eine Stelleinrichtung auf, mittels derer der Klappwinkel
stellbar ist. Ein direkter Eingriff in den Deckenluftauslass ist
dann zur Veränderung seiner
Ausblascharakteristik nicht erforderlich. Insbesondere kann eine
solche Stelleinrichtung ein nach Außen geführter manuell zu betätigender
Hebel oder ein elektromotorischer, von einer zentralen Steuerungseinheit
angesteuerter Antrieb sein.
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Besonders
bevorzugt wird in einer solchen Stelleinrichtung jedoch der Klappwinkel
selbsttätig abhängig von
einer Temperaturdifferenz zwischen einem Raumluftfühler und
einem Zuluftfühler
gestellt. Eine derartige selbsttätige
Stelleinrichtung, wie sie beispielsweise in der oben zitierten
DE 196 51 480 A1 beschrieben
ist, ermöglicht
den autonomen – von Sekundärenergie
oder manuellem Eingriff unabhängigen – Betrieb
des erfindungsgemäßen Deckenluftauslasses.
Insbesondere werden durch den Einsatz derartiger erfindungsgemäße Deckenluftauslässe die Installations-,
Betriebs- und Wartungskosten der lufttechnischen Anlage signifikant
reduziert.
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Während die
zuvor bekannten Konstruktionen von Deckenluftauslässen mit
vertikal verstellbaren Ringen, Blenden oder winkelverstellbaren
Drallschaufeln in der Herstellung kostenintensiv und in der Anwendung
insbesondere im Industriebereich aufgrund der vielen und teilweise
großen
Verstellelemente für
Verschmutzungen und Beschädigungen anfällig sind,
bieten die erfindungsgemäßen Deckenluftauslässe einen
sehr einfachen, aber hocheffizienten Verstellmechanismus.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen in schematischer Darstellung
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1 einen ersten erfindungsgemäßen Deckenluftauslass,
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2 einen zweiten erfindungsgemäßen Deckenluftauslass,
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3a diesen Deckenluftauslass
im Kühlfall,
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3b in einer Zwischenstellung
und
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3c im Heizfall.
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1 zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Deckenluftauslass 1 mit
einem geraden Außenrohr 2 mit
unten abgerundetem Auslauf 3 und einem hierin konzentrisch
angeordneten, oben offenen Kernrohr 4. Mittels des Deckenluftauslasses 1 ist
ein Zuluftstrom aus einer lufttechnischen Anlage in einen Raum führbar. Der
Raum, die lufttechnische Anlage und der Zuluftstrom sind nicht dargestellt.
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Zwischen
dem Außenrohr 2 und
dem Kernrohr 4 wird ein nicht dargestellter Drallluftstrom über mehrere
feststehende Drallschaufeln 5 geführt und tritt im Wesentlichen
horizontal, also senkrecht zu der vertikal verlaufenden Durchströmrichtung 6 des
Deckenluftauslasses 1 aus dem kreisringförmigen Drallauslass 7 aus.
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Das
Kernrohr 4 ist mittels eines aus zwei Klappen 8 bestehenden
Sperrelements 9 versperrbar. Die Klappen 8 sind
jeweils um eine senkrecht zu der Durchströmrichtung 6 verlaufende
Klappachse 10 klappbar, wobei die Klappwinkel 11 gegensinnig verlaufen.
Ein gleichfalls nicht dargestellter Kernluftstrom wird über das
Sperrelement 9 geführt
und tritt aus dem kreisförmigen
Kernauslass 12 aus dem Deckenluftauslass 1 aus.
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2 zeigt einen alternativen
erfindungsgemäßen Deckenluftauslass 13,
der sich von dem ersten Deckenluftauslass 1 durch ein alternatives Sperrelement 14 unterscheidet:
Dieses besteht aus einer einzelnen Klappe 15, die wiederum
um eine senkrecht zur Durchströmrichtung 16 verlaufende
Klappachse 17 klappbar ist. Der durch die – insbesondere
in den Übergangsjahreszeiten – schräg gestellte Klappe 15 zu
einer Seite 18 des Kernrohrs 19 abgelenkte (nicht
dargestellte) Kernluftstrom wird durch einem am Kernauslass 20 angeordnetes
Gleichrichterelement 21 in Durchströmrichtung 16 ausgerichtet.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen
beispielhaft die Strömungsverhältnisse
an dem alternativen Deckenluftauslass 13, diese gelten
aber analog auch für
den ersten Deckenluftauslass 1.
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Im
Kühlfall
wird gemäß 3a das Kernrohr 19 durch
das Sperrelement 14 versperrt. Der Zuluftstrom wird als
reiner Drallluftstrom 22 über die Drallschaufeln 23 geführt und
tritt horizontal durch den Drallauslass 24 aus dem Deckenluftauslass 13 aus.
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In
einer Zwischenstellung gemäß 3b, wie sie typischer Weise
in den Übergangsjahreszeiten
gewählt
wird, wird das Sperrelement 14 stufenlos geöffnet und
gibt einen entsprechend zunehmenden Kernluftstrom 25 frei,
der vertikal durch den Kernauslass 20 aus dem Deckenluftauslass 13 austritt.
Der Kernluftstrom 25 induziert dem Drallluftstrom 26 eine nicht
dargestellte axiale Komponente, so dass der aus beiden gebildete
Zuluftstrom relativ breit in den Raum ausgerichtet ist.
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Im
Heizfall wird gemäß 3c das Sperrelement 14 geöffnet. Während die
Drallschaufeln 23 im Drallluftstrom 27 als Drosseln
wirken, strömt
die Zuluft im Wesentlichen als Kernluftstrom 28 in axialer Richtung
durch den Kernauslass 20 aus dem Deckenluftauslass 13 aus.
Dem Drallluftstrom 27 wird eine nicht dargestellte starke
axiale Komponente aufgeprägt,
so dass der Zuluftstrom insgesamt vertikal in den Raum strömt.
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- 1
- Deckenluftauslass
- 2
- Außenrohr
- 3
- Auslauf
- 4
- Kernrohr
- 5
- Drallschaufel
- 6
- Durchströmrichtung
- 7
- Drallauslass
- 8
- Klappe
- 9
- Sperrelement
- 10
- Klappachse
- 11
- Klappwinkel
- 12
- Kernauslass
- 13
- Deckenluftauslass
- 14
- Sperrelement
- 15
- Klappe
- 16
- Durchströmrichtung
- 17
- Klappachse
- 18
- Seite
- 19
- Kernrohr
- 20
- Kernauslass
- 21
- Gleichrichterelement
- 22
- Drallluftstrom
- 23
- Drallschaufel
- 24
- Drallauslass
- 25
- Kernluftstrom
- 26
- Drallluftstrom
- 27
- Drallluftstrom
- 28
- Kernluftstrom